| TRƯỜNG THPT LIỄN SƠN | KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2019-2020 |
| ĐỀ CHÍNH THỨC
| Môn: VẬT LÝ Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề. Ngày thi: 13/10/2019. |
Câu 1: (1,5điểm)
Cho cơ hệ như hình vẽ, các lò xo nhẹ có độ cứng tương ứng là k1 = 120 N/m, k2 = 60 N/m, m = 400 g. Bỏ qua mọi ma sát. Kéo vật theo phương ngang để hệ lò xo dãn tổng cộng 12 cm rồi thả nhẹ để vật dao động điều hòa dọc theo trục các lò xo. (Hình 1).
.png?enablejsapi=1)
a) Tính thời gian từ lúc thả tay đến lúc vật qua vị trí lò xo k2 dãn 4 cm lần thứ 2.
b) Khi vật đi qua vị trí có động năng bằng thế năng, người ta giữ chặt điểm nối giữa hai lò xo. Tính biên độ dao động điều hòa của vật sau đó.
Câu 2: (1,5 điểm)
.png)
Một con lắc đơn, sợi dây có chiều dài \(l = 1m\), vật nặng bằng kim loại có khối lượng m = 20g, mang điện tích \(q = {10^{ - 6}}\)C. Khi con lắc đang nằm cân bằng, thiết lập một điện trường đều có cường độ \(E = {2.10^5}\,\)(V/m), có phương hợp với phương của véctơ \(\vec g\) một góc \(\alpha = {30^0}\) , bao quanh con lắc (Hình 2), khi đó vị trí cân bằng mới của con lắc hợp với phương thẳng đứng góc \(\varphi \) . Bỏ qua mọi lực cản. Lấy g = 10 m/s2.
a. Xác định \(\varphi \) .
b. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng mới. Tính chu kỳ dao động của con lắc.
Câu 3: (1,75điểm)
Trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B cách nhau 20cm dao động với phương trình: \({u_A} = 2\cos 20\pi t(mm),{u_B} = 2\cos (20\pi t + \pi )(mm).\) Tốc độ truyền sóng v = 0,6m/s. Coi biên độ sóng không đổi.
a) Viết phương trình sóng tại điểm M trên mặt chất lỏng cách A, B là MA=9cm, MB=12cm.
b) C, D là hai điểm trên mặt chất lỏng sao cho ABCD là hình chữ nhật có AD=15cm. Xác định số điểm dao động cực đại trên đoạn AB và đoạn BD?
c) M1, M2 là hai điểm trên đoạn AB cách A lần lượt là 12cm và 14cm. Xác định độ lệch pha dao động của M1 và M2?
d) Gọi I là trung điểm của đoạn CD. Xác định điểm N trên CD gần I nhất dao động cực đại?
Câu 4: (1,25 điểm)
Một sóng dừng trên một sợi dây mà phương trình sóng có dạng u = a.cos(ωt).sin(bx). Trong đó u là li độ dao động tại thời điểm t của một phần tử trên dây mà vị trí cân bằng của nó cách gốc toạ độ O một khoảng x (x đo bằng mét, t đo bằng giây). Cho λ = 0,4m, f = 50Hz và biên độ dao động của một phần tử M cách một nút sóng 5cm có giá trị là AM = 5mm.
a/ Xác định a và b.
b/ Dây có hai đầu cố định và có chiều dài 2,2m. Hỏi có bao nhiêu điểm trên dây có biên độ dao động 5mm.
Câu 5: (1,5 điểm)
Một tụ điện phẳng có hai bản cực hình vuông cạnh a = 30 cm đặt cách nhau đoạn d = 4 mm. Nhúng chìm hoàn toàn tụ điện trong một thùng dầu có hằng số điện môi ε = 2,4 sao cho các bản tụ song song với phương đứng. Hai bản cực được nối với một nguồn điện có suất điện động E = 24 V, điện trở trong không đáng kể. Bằng một vòi ở đáy thùng, người ta tháo cho dầu chảy ra ngoài và mức dầu trong thùng hạ thấp với tốc độ v = 5 mm/s. Tính cường độ dòng điện trong mạch trong quá trình dầu hạ xuống.
Câu 6: (1,5 điểm)
1. Một điểm sáng A nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính một đoạn 30 cm, cho ảnh thật A’. Bắt đầu cho thấu kính chuyển động ra xa vật với vận tốc không đổi v = 5 cm/s. Tính tiêu cự của thấu kính. Biết rằng sau khi thấu kính chuyển động được 2s thì ảnh bắt đầu đổi chiều chuyển động.
2. Cho A, B, C là 3 điểm nằm trên trục chính của một thấu kính mỏng. Biết AB = a = 8cm; AC = b= 12cm (hình 6). Thấu kính được đặt trong khoảng AC. Đặt vật sáng ở điểm A ta thu được ảnh ở điểm B. Đưa vật sáng đến B ta thu được ảnh ở điểm C. Tính tiêu cự của thấu kính?
.png)
Câu 7: (1điểm)
Xây dựng phương án thực hành xác định suất điện động của nguồn điện với các dụng cụ sau:
- 1 nguồn điện không đổi;
- 2 vôn kế không lý tưởng;
- 1 ngắt điện;
- Các dây nối cần thiết.
Yêu cầu:
a) Vẽ các sơ đồ mạch điện (nếu có).
b) Nêu cơ sở lý thuyết và xây dựng các công thức cần thiết.
c) Trình bày các bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng biểu cần thiết.
---------------HẾT---------------
Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm
Họ và tên thí sinh....................................................................................................SBD.....................
ĐÁP ÁN
(Đáp án gồm 03 trang)
| Câu | Lời giải vắn tắt |
| 1.a (0,75đ) | Biên độ dao động của hệ sau khi buông tay là A=12 cm Chọn chiều dương hướng từ vị trí cân bằng của vật đến vị trí buông tay. Tại vị trí bất kì: \({{\rm{k}}_{\rm{1}}}{{\rm{x}}_{\rm{1}}}{\rm{ = }}{{\rm{k}}_{\rm{2}}}{{\rm{x}}_{\rm{2}}} \to {{\rm{x}}_{\rm{1}}}{\rm{ = }}\frac{{{{\rm{x}}_{\rm{2}}}}}{{\rm{2}}}\) (do k1=2k2) |
| → Khi lò xo k2 dãn 4 cm lần 2 thì lò xo k1 dãn 2 cm → Vật cách vị trí cân bằng 6 cm và đang chuyển động theo chiều dương. | |
| Độ cứng tương đương của hệ: k=k1.k2/(k1+k2) = 40 N/m → ω= \(\sqrt {\frac{{\rm{k}}}{{\rm{m}}}} \)=10 rad/s .
| |
| Thời gian từ lúc buông tay đến khi vật qua vị trí lò xo k2 dãn 4 cm lần thứ 2 là: \({\rm{t = }}\frac{{{\rm{\Delta \varphi }}}}{{\rm{\omega }}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{5\pi }}}}{{{\rm{3}}{\rm{.10}}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{6}}}{\rm{s}} \approx {\rm{0,52}}\,{\rm{s}}\) | |
| 1.b (0,75đ) | Gọi cơ năng dao động của hệ trước khi giữ chặt điểm nối hai lò xo là W. Khi động năng bằng thế năng thì: \({{\rm{W}}_{\rm{t}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{W}}}{{\rm{2}}}\) |
| Khi đó thế năng đàn hồi của lò xo k1 là: \({{\rm{W}}_{{\rm{t1}}}}{\rm{ = }}\frac{{{{\rm{k}}_{\rm{1}}}{\rm{x}}_{\rm{1}}^{\rm{2}}}}{{\rm{2}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{2}}{{\rm{k}}_{\rm{2}}}{\rm{x}}_{\rm{2}}^{\rm{2}}}}{{\rm{8}}}{\rm{ = }}\frac{{{{\rm{W}}_{{\rm{t2}}}}}}{{\rm{2}}}\) Mà : \({{\rm{W}}_{{\rm{t1}}}}{\rm{ + }}{{\rm{W}}_{{\rm{t2}}}}{\rm{ = }}{{\rm{W}}_{\rm{t}}} \to {{\rm{W}}_{{\rm{t1}}}}{\rm{ = }}\frac{{{{\rm{W}}_{\rm{t}}}}}{{\rm{3}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{W}}}{{\rm{6}}}\) | |
| → Sau khi giữ chặt điểm cố định thì năng lượng hệ bị giảm W/6 → Năng lượng hệ còn lại là W’=5W/6 | |
| Ta có: \(\begin{array}{l} {\rm{W' = }}\frac{{{{\rm{k}}_{\rm{2}}}{\rm{A}}{{\rm{'}}^{\rm{2}}}}}{{\rm{2}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{5k}}{{\rm{A}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{12}}}}\\ \to {\rm{A' = }}\frac{{\sqrt {\rm{5}} {\rm{A}}}}{{\rm{3}}}{\rm{ = 4}}\sqrt {\rm{5}} \,{\rm{cm}} \approx {\rm{8,94}}\,{\rm{cm}} \end{array}\) | |
| 2(1,5đ) | a. Khi vật nhỏ nằm cân bằng (H.vẽ)
\(\vec T + \vec P + {\vec F_d} = \vec 0\) Chiếu lên hệ trục 0xy ta có \(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} F.\sin \alpha - T.\sin \varphi = 0\\ T.c{\rm{os}}\varphi - F.c{\rm{os}}\alpha = P \end{array} \right.\\ \Rightarrow \tan \varphi = \frac{{F.\sin \alpha }}{{mg + F.c{\rm{os}}\alpha }}\\ \tan \varphi = \frac{{{{10}^{ - 6}}{{.2.10}^{5.}}\sin 30}}{{0,02.10 + {{10}^{ - 6}}{{.2.10}^{5.}}c{\rm{os}}30}}\\ \Rightarrow \varphi = {15^0} \end{array}\) |
| b. Ta có \(\begin{array}{l} \vec P + {{\vec F}_d} = \overrightarrow {P'} \\ g{'^2} = {g^2} + {(\frac{F}{m})^2} + 2.g.\frac{F}{m}.c{\rm{os}}\alpha \\ \Rightarrow g' = 19,3(m/{s^2}) \end{array}\) Chu kỳ dao động: \(T' = 2\pi .\sqrt {\frac{l}{{g'}}} = 1,43(s)\) |
.png)
...
---Để xem tiếp đáp án của Đề thi HSG môn Vật lý 12 năm 2019-2020 trường THPT Liễn Sơn, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Đề thi HSG môn Vật lý 12 năm 2019-2020 trường THPT Liễn Sơn có đáp án. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Các em quan tâm có thể xem thêm các tài liệu tham khảo cùng chuyên mục:
-
Đề thi HSG môn Vật lý 12 có đáp án năm học 2019-2020 trường THPT Trần Quốc Tuấn
-
Đề thi chọn HSG lần 1 môn Vật lý 12 năm học 2019-2010 trường THPT Trần Quý Cáp
Chúc các em học tốt
